在创客活动中培养学生的心智

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  自2015年教育部提出要“有效利用信息技术推进‘众创空间’建设,探索STEAM教育、创客教育等新的教育模式,使学生具有较强的信息意识和创新意识”之后,2017年8月,国务院再次重磅出击,印发了《新一代人工智能发展规划》,明确提出要“实施全民智能教育项目,在中小学设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。支持开展人工智能竞赛,鼓励进行形式多样的人工智能科普创作”。对突如其来的“造物运动”,大多数学校、教师和学生都还没做好思想准备。一面是学校多元设备落地的凯歌高奏,另一面是学生创意激发的进展缓慢。如何才能跳出这个困惑?在此,笔者结合《停车场的那道拦车杆》这一创意积木主题教学,谈谈自己的一些思考。
  劣构的创客主题有利于学生良好探究习惯的养成
  一个劣构的创客主题,源于真实的生活情境,具有一定挑战性,而且解决方案不唯一。像“停车场的拦车杆”这样的主题,既有简单的结构拼装,又含复杂的电子编程,对学生而言,熟悉中带有陌生,简单中藏有难题,既有跃跃欲试的冲动,也有寸步难行的节点。在课堂上,教师首先让学生简单说说他们对停车杆的认识、它由几部分组成,然后让学生结合认识,自选材料设计一个拦车杆系统。教师给学生搭建一个大致的框架,使他们不至于过度天马行空、胡思乱想、自成一派。在这个过程中,材料是充足的,但又几近相似、各具特色,不同模型的搭建、不同材料的选择代表着学生不同的思考,学生在不经意地选择中无意进入了工程设计的范畴。这样的设计,不仅是一个简单拦车杆的搭建,更是一类搭建模式的传授,一种探究习惯的养成。未来无论是创意风车的设计,还是自动感应门、发球机等一系列主题的设计,都将水到渠成,自然而然。
  开放的创客氛围有利于学生面对难题的勇气和批判性思维的养成
  创客教育中,教师引导学生自主发现问题、思考问题、解决问题,探究学习的过程,在乎的是生生之间、师生之间“面红耳赤”之后的“无私分享”;顺着学生的“错误”走,抽丝剥茧,让学生的思维深处在一个个节点的攻克中不经意地呈现出来。然而在真实的课堂中,学生的思维是带一定惰性的,他们一碰到问题就想着四处求援,甚至直接赖器材有问题,面对难题、面对失败,缺乏勇气与斗志。那该怎么办?人们常说“科学活动原本就是一种永无止境的探索活动”“创新总是在问题的解决中发展起来的”,我们要引导学生正视难题,承认失败,不回避,不遮掩,针锋相对,直击问题核心,這是每个作品在创造过程中的必经阶段。面对学生的“思维惰性”以及开放的创客氛围,教师要变得比“无赖”更“无赖”。
  在《停车场的那道拦车杆》一课的教学中,全班学生连续两次“求援”。
  第一次,学生把拦车杆直接连在马达上,无论怎么调试时间,马达都是连续转几圈,不能正常地90度起落到支架上(如下页图1)。
  师:这怎么行啊?如果在现实当中,保安亭的大叔都给你们拍死了一遍又一遍,谁来说说?怎么啦?
  生(一脸委屈的样子):老师,我们都把时间调到0.1秒了,马达还是转几圈。
  师(好无辜的样子):我也没办法呀,该调的我们都调了,器材都是从厂家原装买的,我也没有多余的材料,怎么办?难不成不做啦?
  生:老师,我有个办法,我们只要在两边拦住它就可以了。
  第二次,当学生明白直接阻挡容易损坏电机,应该使用齿轮组进行减速的时候,发现没有合适齿轮比的齿轮组,怎么办?创造性的课堂就是这样,很多时候“好创意不是想出来的,而是逼出来的”。
  ①学生A运用多齿轮联合驱动(敢于面对复杂问题)。尽管到目前为止,学生仍没搞清楚这四个齿轮间的连带齿轮比如何计算(如图2),但是不可否认的事实是“他们实现了”。这也再次验证了“小学生认识事物的主要器官不是眼睛和耳朵,而是手”。
  ②学生B运用涡杆驱动(敢于批判)。这个作品最大的特点就是当学生碰到问题时,并未按部就班地在不同大小齿轮的排列组合上耗费时间,而是跳出思维定势,创造性地选用涡杆进行试验(如图3),按照他们的说法就是,你没要求我一定要怎么做的,我实现了就可以。那神情,完全可以用嘚瑟来形容。
  ③学生通过降低电机功率(同理心)来实现。零件结构上碰壁了,无法再往下开展了,只能试图从消费者需求的角度去揣度商家的商业设计,学生最终成功了,在翻阅主机的过程中,他们找到了电机功率设置一栏,并成功地通过改变其数据,实现了电机速率的调整。
  求新求实的创客文化有利于学生自我实现与社会责任的形成
  在传统的课程设计中,学生作品展示了,交流了,课程也就结束了。从表面上看,学生是有了自己的思考和成品,解决了一个个具体的技术难题,但这并不是创造性课堂想要的,只能说“一个优秀的‘机械工’顺利完成‘机械生产’了”。一个真正的知识的创造者,不单能利用所学知识去制造既有的产品,还能结合既有的产品和真实生活中存在的问题创造性地改进产品。而在学生课堂,教师不仅要给学生一个简单作品展示交流的机会,还要给他们一个追问生活的平台,这个平台不仅是创新思维活动的另一开端,更是在真实生活中不断实现自我的另类延续。
  例如,在《停车场的那道拦车杆》一课中,学生通过结合拦车杆在生活中存在的问题进行提问、创意改进,先后提出了多个问题和解决方案。其中,有一个学生提出:“小区车库往往设在斜坡,车主在排队刷卡的时候,经常将车停在坡中间,启动的时候容易往后退,特别是女司机,非常不安全。”全班学生积极思考,设法解决问题,最后达成共识:在斜坡上,每隔一段距离,安装地面插座盒的装置,呈三角斜坡状,车辆驶过的时候,装置被压到地下,车辆轮胎一驶离,装置就弹起,这种方式不仅可以有效防止车辆后溜,而且不像传统的减速带容易出现顿挫感,同时设计的时候要注意,弹起的高度必须低于汽车的底盘高度。本环节,学生通过创新分解发明创造步骤(提问、设计、制作、交流、改进),共同参与到同一个作品的创造中,相互交流,不仅用创意激发创意,在不断改进中优化了创意,而且让大家明白创意并不是一个人的单打独斗,需要凝聚集体智慧。
  一个富有创造性的课程应该是“课程的伊始源于一个既定的大问题或劣构问题,教学的过程生成于学生对每一具象的疑问或惊奇,课堂的出色成于点亮每个学生思维闪亮的瞬间”。作为一个教师,不仅要关注课堂呈现出的“热闹”“闪亮”的华丽显性外表,更要关注学生心智成长的隐形核心。在创客活动中培训学生的心智,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。
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